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Forum: Mikrocontroller und Elektronik ULN2803 brennt ab


Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Hi!

Ich habe das Problem, dass in meiner Schaltung die ULN2803 - aus für
mich unerklärlichen Gründen - sterben.

Ich habe mal ein Prinzip-Schaltbild angehängt, vielleicht fällt euch was
dazu ein. Die C´s rund um den Atmega und den Regler etc. sind vorhanden.
das geht auch alles und da liegt auch nicht das Problem.

Die Lämpchen haben 60mA und werden über den Atmega per PWM gedimmt.

Manchmal passiert es dann, dass einzelne Ausgänge oder der ganze ULN
leitend werden (Lämpchen also immer an).

Die 100uF sind eigentlich zu wenig, das ist bei der Last schon noch arg
wellig. Kanns damit zusammen hängen?

Falls ihr noch Infos braucht...jederzeit.

Danke und Gruss,
Micha
Autor: holger (Gast)
Datum:

>Die Lämpchen haben 60mA und werden über den Atmega per PWM gedimmt.

Dir ist bekannt das Lämpchen Kaltleiter sind?
Je dunkler du die machst desto mehr Strom geht
da durch wenn die PWM auf leiten schaltet.
Autor: hdd (Gast)
Datum:

Außerdem haben die Glühwendeln je nach Lampe keine ganz kleine
Induktivität die dann beim Ausschalten eine Spannungsspitze induziert
die evtl. den Chip grillt.
Wenn du die Welligkeit der Versorgung messen kannst, scheinst du ja ein
Oszi zu haben, schau dir mal die Spannung an den Ausgängen des ULN an ob
da was merkwürdig ist.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

..ausser dass meiner PWM im On-Zustand die 50Hz überlagert sind (wegen
der unzureichenden Kapazität des Siebelkos) gibts nix
aussergewöhnliches.

Gegen die Spannungsspitzen hat der ULN ja Freilaufdioden!?

Was zieht ein Lämpchen wenns als Kaltleiter niederohmig ist?
Der ULN schafft - wenn ich mich recht erinnere - 2,5W.
Kann ich mal messen.

Danke und Gruss,
Micha
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

@  hdd (Gast)

>Außerdem haben die Glühwendeln je nach Lampe keine ganz kleine
>Induktivität die dann beim Ausschalten eine Spannungsspitze induziert
>die evtl. den Chip grillt.

Jaja, was wäre die Welt ohne Urban Legends . . . 8-0
Wieviel nH kommen da zusammen? Wieviel nH haben die normalen Zuleitungen
in der Schaltung. Ausserdem sind die Freilaufdioden angeschlossen.

Der ULN kann pro Kanal 500mA, wenn gleich nicht gleichzeitig. Selbst
wenn man einen 10fachen Einschaltstrom zugrunde legt, so schnell killt
es den damit nicht. Ich tippe auf falsch konfigurierte Ausgänge, die nur
den shwachen Pull-Up einschalten. Damit läuft der ULN im quasi
Linearbetrieb und raucht ab. Also Ausgänge im 1s Takt ein/aus schalten
und mit dem DMM die Spannung messen. Die muss praktisch auf VCC sein,
sonst stimmt was nicht.

MfG
Falk
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hallo Falk!

Danke für die Antwort!
Kannst Du mir das bitte kurz erläutern?

Im Moment schalte ich die DDxn auf 1 und lasse Portxn per PWM-Routine
wackeln. Was kann man noch tun?

Ich messe also an den Ausgängen des Atmegas die Spannung?

Atmega16A ist verbaut.

Gruss,
Micha
Autor: Timm Thaler (timm-thaler)
Datum:

Entweder was Falk schreibt, oder:

Mit welcher Frequenz läuft denn die PWM?

Es ist auch ein 2803, kein 2804?
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hi!

2803 bei 100Hz / 8 Bit

Gruss,
Micha
Autor: MCUA (Gast)
Datum:

Es kann schon sein, dass die Lampen die Outs überlasten, im
Einschaltmoment, was zum Defekt führen kann.
Die 500mA sind abs.max, nicht recom.max!
Vielleicht einfach n paar Rs davor setzen.
(Zu hohe PWM-f würde den allerdings auch (therm.) kaputt kriegen)
Autor: H.joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Wenn es wirklich so gebaut wie angegeben und angesteuert wie angegeben,
geht da nichts kaputt.
Eins von beiden wird von der Beschreibung abweichen.
Oder es sind gar gefälschte ULNs....hab ich aber noch nie gehört, dass
es sowas gibt.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hi!

Es ist genau so gebaut. Die ULN´s sind von CSD - und waren schon
günstig. Aber da will ich nichts unterstellen.

Ich messe morgen mal die Ausgänge...

Gruss,
Micha
Autor: MCUA (Gast)
Datum:

>Ich messe morgen mal die Ausgänge...
Mess mal den R der Lampen, dann wirst du wahrscheinlich sehen, dass der
Einsch.strom zu hoch sein wird.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

28 Ohm...
Autor: MCUA (Gast)
Datum:

Also... zuviel!
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

hmhmhmhmhm...gibts ne Lösung?

Will aber keine 2 ULNs übereinander löten. Sind SMD....

Neues Layout muss eh gemacht werden. Gibts Alternativen zum ULN?
Autor: hro (Gast)
Datum:

Micha ... schrieb:
> Neues Layout muss eh gemacht werden. Gibts Alternativen zum ULN?

Ja, Bipolar-Transistoren mit Aussenbeschaltung (haben viel weniger Vce
als dieser Opa) oder noch besser FETs.

Gruss hro
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hi!

Welchen FET könnte man für diese Anwendung denn nehmen?
Habe FETs noch nie verbaut...

Danke und Gruss,
Micha
Autor: H.joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Tatsächlich, wie einen das Bauchgefühl täuschen kann....
Ob die 28R nun stimmen oder nicht, 10fach kleinerer Einschaltwiderstand
stimmt jedenfalls im allgemeinen, das wären dann 40R. Selbst damit wäre
der 2803 überlastet, wenn im Scheitelpunkt eingeschaltet wird, knappe
700mA.
Ich ziehe mein obiges posting ersatzlos zurück :-)
Autor: Muetze1 (Gast)
Datum:

Mal eine andere Frage zum Originalen Schaltbild: Schaltet der UDN nicht
zwischen seinen Ausgängen und dem Common? Sollte dann Common nicht eher
an Gnd angeschlossen werden zu dem sie schalten sollten?
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

@  Muetze1 (Gast)

>Mal eine andere Frage zum Originalen Schaltbild: Schaltet der UDN nicht
>zwischen seinen Ausgängen und dem Common?

Nö.

> Sollte dann Common nicht eher
> an Gnd angeschlossen werden zu dem sie schalten sollten?

Nö, an Commons sind die Freilaufdioden dran.

Möglicherweise ist aber auch in Kurzschluss an einem ULN Ausgang gegen
VCC.

28 Ohm sind bei knapp 30V am Gleichrichter schon heftig, 1A Puls. Wobei
bei 100 Hz PWM die Dinger relativ schnell heiß sein sollten und dann im
Pulsbetrieb nicht mehr kalt werden sollten, wenn gleich bei kleineren
Tastverhältnissen die Strompulse dann wieder stärker werden. Hmmm. Muss
man scheinbar doch bissel massiver bauen. IRF7103 ist dein Freund.

MFG
Falk
Autor: AND (Gast)
Datum:

Könnte man den Lämpchen nicht einen 40Ohm Vorwiderstand spendieren?
Das würde im kalten Zustand den Strom begrenzen, und wenn die Lämpchen
warm sind sollte der Vorwiderstand kaum noch eine Rolle spielen.
Autor: hro (Gast)
Datum:

Micha ... schrieb:
> Hi!
>
> Welchen FET könnte man für diese Anwendung denn nehmen?
> Habe FETs noch nie verbaut...
>
> Danke und Gruss,
> Micha

z.B. IRF7313

Gruss hro
Autor: MCUA (Gast)
Datum:

Selbst wenn die Driver den Einschaltstrom aushalten würden, wäre die
Schaltung i.Allgem nicht vorteilhaft, eben weil der extrem hohe
Einschaltstrom gar nicht erwünscht ist. Also müsste man Diesen schon
begrenzen.
Was ist simpler als einfach nur ein R in die Lampen zu legen? (kostet
gigantische 0,5 ct /Stck)
Der U-Abfall an dem liegt viell. bei ca 2V, was doch keinen stört.
Dann hat man die I-Begrenzung und der ULN-Driver geht auch.
(Selbst wenn man mit PWM die Lampen erst gezielt "hochfahren" wollte,
hätte man das gleiche Problem mit dem Einschaltstrom).

Man könnte auch je Lampe 2 Driver spendieren. Einen mit R.V, Einen ohne
R.V. Dann könnte man damit die Lampen "hochfahren". Allerdings droht
dann bei einem Software-Fehler wieder ein Driver-Defekt. Oder man macht
diese Umschalt-Stufe in Hardware.
Autor: Michael U. (amiga)
Datum:

Hallo,

früher(tm) hat man noch einen anderen Weg gewählt: Widerstände von den
Ausgängen des ULN gegen GND. So groß, daß die Lampen noch nicht sichtbar
störend leuchten. Dann sind sie vorgeheizt und der "Kaltwiderstand" ist
merklich höher.

Gruß aus Berlin
Michael
Autor: Checker (Gast)
Datum:

Lol, merkt denn hier keiner, daß Common nicht auf GND gehört?
Der ULN grillt sich ja selbst.
RTF Datenblatt.
Autor: Muetze1 (Gast)
Datum:

Checker schrieb:
> Lol, merkt denn hier keiner, daß Common nicht auf GND gehört?
> Der ULN grillt sich ja selbst.
> RTF Datenblatt.

Wenn du meine Frage und die Antwort gelesen hättest und oben auf dem
Schaltbild nochmal die Augen aufmachst, dann siehst, dass dem nicht so
ist. Klassisches Eigentor...
Autor: Micha (Gast)
Datum:

"Lol" ist gut, Common ist doch garnicht auf GND
Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Wenn COMMON auf GND wäre, würden die Lampen ständig leuchten.
Autor: MCUA (Gast)
Datum:

>Lol, merkt denn hier keiner, daß Common nicht auf GND gehört?
>Der ULN grillt sich ja selbst.
Auch wenn Common auf GND wäre (bei brennenden Lampen), kann sich ein
OC-Driver dadurch gerade nicht selbst grillen.
(Denke mal bei der Lampenschaltung kann man auf Common auch verzichten.)
Autor: H.joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

und wurde gerne als Lampentest benutzt...
Common auf Gnd -> alle Lampen leuchten, unabhäng von der Ansteuerung.
Autor: Willi (Gast)
Datum:

H.joachim Seifert schrieb:
> und wurde gerne als Lampentest benutzt...

Wäre hier dann ein erweiterter Lampentest mit Grillfunktion :-)
Was aber klappen könnte, hier eine Vorspannung anzulegen, um die
Lämpchen vorzuheizen.
Autor: Hajos (Gast)
Datum:

ca. 100 - 270 Ohm von Common gegen Masse (gerade soviel, daß die Lampen
nicht leuchten) sollte genügen ...
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Hi!

Ich habe eine Version meiner Platine mit MosFets gemacht.
Könntet ihr bitte mal den Ausschnitt des Schaltbildes prüfen, ob das so
stimmt?

VCC sind 5V, VDD zwischen 20V und 25V.

Danke und Gruss,
Micha
Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Der IRF710 ist nicht dein Ernst ?

700 Volt, 3.6 Ohm und 10V nötige Ansteuerspannung
sind hier völlig fehl am Platze.

Für 60mA Lämpchen reichen BS170, aber selbst wenn
man TO220 nimmt, wären IRLZ24 passender.


Ich gehe nach wie vor davon aus, daß nicht 8 60mA Lämpchen
den ULN2803 töten, sondern der Versuch eine zu schnelle PWM
mit ULN zu machen.
Autor: Jodler (Gast)
Datum:

Noch 100k von Gate auf Masse, um undefinierte Zustände während Reset,
Programmierung o.ä. zu vermeiden. Kann man auch als Widerstandsarray
ausführen.

Ggfs. ausserdem noch Freilaufdiode, falls auch mal induktive Lasten
geschaltet werden sollten.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hi!

Danke für die Hinweise!

Ich habe ja weiter oben geschrieben, dass ich noch nichts mit FET
gemacht habe und bei reichelt und DigiKey einen Type gesucht habe, der
passende Werte hat. War wohl der falsche :)

Dann steig ich um auf den IRLZ24.

Danke und Gruss,
Micha
Autor: Gerd E. (robberknight)
Datum:

> Ich gehe nach wie vor davon aus, daß nicht 8 60mA Lämpchen
> den ULN2803 töten, sondern der Versuch eine zu schnelle PWM
> mit ULN zu machen.

Wenn der ULN und die Lämpchen dafür ausgelegt sind daß ihnen 100% an
nichts ausmacht - wieso sollte der ULN dann durch eine zu schnelle PWM
kaputtgehen?
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Hi!

Das würde dann mit Pulldown und Freilaufdiode so aussehen.
Schaltungsausschnitt richtig?

Danke,
Micha
Autor: H.joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Hm, wenn die Widerstände an PortA, die Fets aber an PortB, sind sie
zumindest für den angedachten Zweck nutzlos.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Hi!

Ja, ist nur ein Ausschnitt.

Jeweils 8 Fets an Port A, B und C.

gruss,
Micha
Autor: Gerd E. (robberknight)
Datum:

Hmm, bei 24 FETs würde ich mir dann langsam doch über Treiber gedanken
machen - auch wenn Du nur mit 100 Hz schaltest.

Das Problem ist die maximale Stromstärke pro Atmega-Pin und für alle
Atmega-Pins gemeinsam. Das Gate des FETs ist wirkt wie ein Kondensator.
Wenn der FET aus ist und Du schaltest das Pin des Atmegas auf High
fließt ein Strom um das Gate zu laden. Dieser Strom ist am Anfang das
Maximum was der Atmega hergibt und wird dann schwächer. Dennoch
überlastest Du das Pin des Atmegas kurzzeitig. Wenn Du ihm danach aber
etwas Zeit bis zum nächsten Schaltvorgang zum Abkühlen gibst ist das
kein Problem. Deshalb geht das bei langsamen Schaltvorgängen (z.B.
Deinen 100 Hz) gut.

Wenn Du jetzt aber 24 von diesen FETs hast und davon mehrere
gleichzeitig oder kurz hintereinander geschaltet werden, summieren sich
diese Ströme und es bleibt keine Zeit zum Abkühlen mehr. Vermutlich
grillst Du damit statt dem ULN jetzt den Atmega.

Schau also mal auf Treiber, ich nehm z.B. gerne den diskreten
Treiber aus PNP/NPN-Pärchen, für Deine 100 Hz sollte es aber auch
eigentlich einer mit nur einem NPN tun. Dafür kannst Du dann Deine
Restbestände an ULNs nehmen ;)

Gruß,

Gerd
Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Warum nicht einfach zwei ULN-Ein/Ausgänge parallel schalten?
Oder ULN 2065B nehmen - hat zwar nur 4 Zweige, hält aber mehr aus.
Autor: MaWin (Gast)
Datum:

> wieso sollte der ULN dann durch eine zu schnelle PWM kaputtgehen?

Weil der ULN langsam ist und die Transistoren nicht schnell genug
schalten, also prozentual lange Zeit im Übergangsbereich sind, wo sie
nicht in Sättigung leiten und nicht komplett sperren, sondern Strom UND
Spannung an ihnen anliegt, und die hohen Verluste in Wärme umgewandelt
werden.

Er ist quasi halb-leitend.
Autor: Willi (Gast)
Datum:

MaWin schrieb:
> Weil der ULN langsam ist und die Transistoren nicht schnell genug
> schalten,

Laut Datenblatt sind Ton/Toff bei typ. 0,25µs. Das ist schnell genug für
100Hz PWM.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Hi!

Das mit den FETs war mir dann doch zu oversized.
Hier ein neuer Versuch mit ULN2068B und (bei Bedarf) Vorwiderstände im
Ausgangszweig.

Schaut ihr bitte mal drüber.

Danke und Gruss,
Micha
Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

>Er ist quasi halb-leitend.

So entstanden die Halbleiter ....

@Micha ... (micha68) Benutzerseite
>Hier ein neuer Versuch mit ULN2068B und (bei Bedarf) Vorwiderstände im
>Ausgangszweig.

>Schaut ihr bitte mal drüber.

Bei einem 1,5A-Treiber sind die R's eigentlich nicht nötig. Andererseits
kann das wohl die Lebensdauer der Lämpchen verlängern, wenn man hart
ein- oder ausschaltet (also nicht PWM im höheren Frequenzbereich,
sondern längere Taktzeiten)
Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Oh, ich sehe gerade, daß die 1,5A offensichtlich auch das Devicelimit
sind, nicht nur das Limit der einzelnen Tranis.
Autor: Micha ... (micha68) Benutzerseite
Datum:

Ups, wo hast Du das gesehen?

Datenblatt: OUTPUT CURRENT TO 1.5 A EACH DARLINGTON

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